水平軸風力發(fā)電機組鋼管塔架風致響應(yīng)分析.pdf

1、隨著風電行業(yè)迅猛發(fā)展，水平軸風力發(fā)電機組正朝著大型化、柔性化方向發(fā)展，由于風的脈動效應(yīng)使結(jié)構(gòu)發(fā)生振動，當這種振動超過風力機塔架承載極限后，就會造成風力機結(jié)構(gòu)破壞。因此，深入研究水平軸風力發(fā)電機塔架結(jié)構(gòu)的風荷載及風振響應(yīng)對工程設(shè)計具有極其重要的理論價值和指導(dǎo)意義。 風力機塔架動力特性分析是其風振響應(yīng)分析的基礎(chǔ)。本文采用Lanczos向量直接迭代法，通過多種計算模式對600kW水平軸風力發(fā)電機組鋼管塔架結(jié)構(gòu)的自振特性做了研究，分析葉

2、輪和機艙、基礎(chǔ)剛度對結(jié)構(gòu)動力特性的影響，同時得到結(jié)構(gòu)自振頻率，為風致動力響應(yīng)分析奠定基礎(chǔ)。 本文基于ADINA有限元軟件，采用標準κ-ε、RNGκ-ε、Wilcoxκ-ω、SSTκ-ω和大渦模型五種湍流模型對圓柱體繞流特性進行數(shù)值模擬，通過數(shù)值計算結(jié)果的分析比較，證明大渦模擬更適用于一維高聳結(jié)構(gòu)的抗風分析。隨后，采用大渦模擬對水平軸風力發(fā)電機組鋼管塔架風致響應(yīng)進行了深入研究。 本文主要對風力發(fā)電機組在切出風速，切出極限風

3、速和抗最大風速三種情況下的鋼管塔架進行風荷載和風致動力響應(yīng)分析，為此建立了有限元剛性模型和考慮流體--結(jié)構(gòu)耦合作用的氣彈性模型進行數(shù)值模擬，得到三種風速下鋼管塔架表面的反力和結(jié)構(gòu)的變形。通過對數(shù)值模擬結(jié)果的分析得出鋼管塔架表面的風壓系數(shù)、阻力系數(shù)、結(jié)構(gòu)的風振系數(shù)以及塔架尾流旋渦脫落情況。經(jīng)過比較分析發(fā)現(xiàn)：剛性模型和氣彈模型得到的鋼管塔架表面風壓系數(shù)分布和變化趨勢基本一致，氣彈模型得到的風壓系數(shù)絕對值相對較大；參考風速對風壓系數(shù)影響較??；